Тема 8. Біоенергетичні процеси: біологічне окислення, окисне фосфорилювання. Хеміосмотична теорія окисного фосфорилювання. Інгібітори і роз’єднувачі окисного фосфорилювання.

Актуальність теми.

Біологічне окислення є кінцевим етапом розпаду вуглеводів, ліпідів та білків в живих організмах. Воно реалізується мультиензимними комплексами внутрішніх мембран мітохондрій, супроводжується поглинанням кисню та виділенням СО₂, води і енергії, яка частково акумулюється в зв’язках АТФ, що синтезується.

Гіпоксії, та деякі природні та синтетичні сполуки порушують біологічне окислення або окисне фосфорилювання, призводять до енергетичної кризи і незворотних змін в організмі.

Мітохондріальну систему спряження окисних процесів з генерацією високоенергетичного інтермедіату АТФ, називають окисним фосфорилюванням.

Окисне фосфорилювання дозволяє організму поглинати значну частку потенційно вільної енергії окислення субстратів. Обґрунтування механізму окисного фосфорилювання дозволяє зробити хеміосмотична теорія. Окисне фосфорилювання є дуже важливим процесом, порушення перебігання його несумісне з життям.

Мета та вихідний рівень знань.

Загальна мета.

Знати основи біоенергетики тканин та механізми розвитку енергодефіциту і незворотних змін в організмі при гіпоенергетичних станах. Вивчити хеміосмотичну теорію окисного фосфорилювання та умови його ефективного перебігу.

Конкретні цілі:

1. Трактувати роль біологічного окислення, тканинного дихання та окисного фосфорилювання в генерації АТФ за аеробних умов.

2. Аналізувати порушення синтезу АТФ за умов дії на організм людини патогенетичних факторів хімічного, фізичного та біологічного походження.

Вихідний рівень знань-вмінь: знати особливості окисно-відновних реакцій, вміти пояснити біологічну роль вітамінів РР і В₂ та ферментів 1^го класу в цих реакціях.

Оpiєнтувальна каpтка для самостiйного вивчення студентами навчальної лiтеpатуpи пpи пiдготовцi до заняття.

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Практичне вивчення визначення активності цитохромоксидази мітохондрій.	1.1. До якого класу та підкласу ферментів належать ці ферменти? 1.2. Записати в зошит протоколів-дослідів алгоритм лабораторної роботи та пояснить принцип методу визначення активності цитохромоксидази мітохондрій.
2. Реакції біологічного окислення.	2.1. Типи реакцій (дегідрогеназні, оксидазні, оксигеназні) їх біологічне значення.
3. Молекулярна організація мітохондріального ланцюга біологічного окислення.	3.1. Компоненти дихального ланцюга як окисно-відновні пари кофакторів. 3.2. Молекулярні комплекси внутрішніх мембран мітохондрій.
4. Окисне фосфорилювання.	4.1. Вивільнення енергії в дихальному ланцюзі та ділянки утворення АТФ. 4.2. Коефіцієнт окисного фосфорилювання, пункти спряження.
5. Хеміосмотична теорія окисного фосфорилювання – молекулярний механізм генерації АТФ в процесі біологічного окислення.	5.1. Електрохімічний градієнт протонів (ΔμН+). Фізико-хімічні складові електрохімічного градієнту протонів.
6. Інгібітори та роз’єднувачі тканинного дихання.	6.1. Інгібітори транспорту електронів (ротинон, амітал, ціаніди, СО). 6.2. Роз’єднувачі окисного фосфорилювання (2,4-динітрофенол, гормони щитовидної залози, вільні жирні кислоти). 6.3. Порушення синтезу АТФ в умовах дії на організм людини патогенних факторів хімічного, фізичного та біологічного походження.